CN101144763A - 一种热力机械模拟实验机用微型实验轧机 - Google Patents

Abstract

一种热力机械模拟实验机用微型实验轧机，用于钢铁材料的轧制实验，包括机架及设置在机架内的上轧辊、下轧辊；机架上设有轧件入口；上轧辊、下轧辊的两端连接在机架上；机架上设有轧辊轴向定位装置，轧辊与机架之间设有测试轧制力的压力传感器；与轧件入口对应设有轧件夹具，轧件夹具连接有驱动系统。它可实现钢铁材料的轧制模拟实验，而且还可配套安装在Gleeble热模拟实验机上，实现模拟轧制工艺轧辊材料磨损、力能测试实验，且实验效果理想。

Description

一种热力机械模拟实验机用微型实验轧机

技术领域

本发明涉及一种钢铁材料在轧制实验时用的轧机。

背景技术

随着计算机技术的迅猛发展，在材料领域计算机模拟技术已经成为除实验和理论之外的第3种研究手段。为了改善工艺质量，提高产品性能，保证安全服役，需要采用各种材料模拟技术。通过采用小试样，利用热/力模拟实验装置，较精确迅速地研究材料在接近实际情况下的组织和性能的变化规律，其在评定热加工工艺的合理性、研究新材料、发展新工艺方面具有独特的优越性，因而在材料工程界逐渐成为重要的实验研究手段。

如Gleeble-系列热/力模拟系统具有热/力模拟过程动态模拟的功能，它可广泛用于钢铁材料在连铸、压力加工、热处理、焊接等热加工过程中的加工性能分析，目前实验类型主要有：常温、高温拉伸实验；常温、高温压缩实验；热疲劳、高温热塑性实验；热处理工艺模拟；焊接模拟等实验功能。但在该系列热/力模拟机上无法进行材料的轧制实验，轧辊材料轧制磨损实验，轧制过程力能实验等。目前没有用于轧制实验的轧机。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的缺点，本发明的目的是提供一种热力机械模拟实验机用微型实验轧机，它可配套安装在热力机械模拟试验机上，实现模拟轧制工艺轧辊材料磨损、力能测试实验；也可单独使用实现轧制模拟实验。

为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案：一种热力机械模拟实验机用微型实验轧机，其特征在于：包括机架及设置在机架内的上轧辊、下轧辊；机架上设有轧件入口；上轧辊、下轧辊的两端连接在机架上；机架上设有轧辊轴向定位装置，轧辊与机架之间设有测试轧制力的压力传感器；与轧件入口对应设有轧件夹具，轧件夹具连接有驱动系统。

该热力机械模拟实验机用微型实验轧机进一步的技术方案：为了节省轧辊材料的用量，降低实验成本，所述的上轧辊、下轧辊均由活动安装在一起的辊子、辊轴组成，辊轴两端通过轴座连接机架。更换轧辊时，只需更换辊子即可。

该热力机械模拟实验机用微型实验轧机更进一步的技术方案：所述的辊子与辊轴之间通过轴向键连接，辊轴两端的轴座为轴承座。

另外，所述的辊子与辊轴之间还可以通过轴承连接。

在该热力机械模拟实验机用微型实验轧机中，所述的轴座嵌于机架上且与机架间滑动配合，机架上设有调整辊缝宽度的调节装置。便于适应不同厚度的轧件。

所述的调节装置包括压下螺栓，该压下螺栓一端穿过机架顶部且两者螺纹配合，压下螺栓的底端与上轧辊的轴座配合组成上轧辊径向定位装置。调整压下螺栓通过轴座带动上轧辊上下移动，实现上、下轧辊之间辊缝宽度的调整。

所述的压下螺栓上螺纹配合安装有被动轮，被动轮与带有驱动手柄的主动轮啮合，压下螺栓的底端连接在上轧辊的轴座上。

所述的压下螺栓底端还可以是压紧上轧辊的轴座上，上轧辊的轴座与下轧辊的轴座之间设有平衡弹簧防止上轧辊的轴座滑落。该平衡弹簧与压下螺栓配合实现辊缝调整。

压下螺栓也可以与设置在下轴座与底座之间的垫铁配合实现辊缝调整，还可以压下螺栓、平衡弹簧、垫铁三者配合实现。

在该热力机械模拟实验机用微型实验轧机中，为了实现与Gleeble热模拟机配套安装使用，与轧件入口背对的机架侧面上设有与热模拟机卡头配合连接的卡座，所述的轧件夹具与热模拟机另一卡头配合连接。

更进一步的技术方案：所述的机架包括多个拉杆，拉杆的两端均设为螺柱；机架的上盖、底座分别安装在拉杆的两端并通过所述的螺柱与螺母配合固定；所述的螺柱的螺纹为锯齿型，拉杆中部横截面为矩形面，以便承受轧制时的强大拉载力，两个轧辊的轴座嵌于拉杆之间。更换轧辊时拆装非常方便。

本发明的有益效果是：它可独立使用做轧制实验，也可配套安装在Gleeble热模拟实验机上，利用Gleeble热模拟机的系统实现模拟轧制工艺轧辊材料磨损实验、力能测试实验，实验效果理想且结构简单操作简便。

附图说明

图1为实施例三的主剖视图，

图2为实施例三的左视图，

图3为实施例三中机架的主视图，

图4为图3的左视图，

图5为图3的A-A视图，

图6为本发明中卡座的结构示意图，

图7为图6的左视图，

图8为图6的俯视图，

图9为实施例一中轧件夹具的结构示意图，

图10为图9的左视图，

图11为本发明实施例二的主视图，

图12为图11的左视图，

图13为实施例二中轧辊的结构示意图，

图14为实施例三的主视图，

图15为图14的左视图，

图中：1拉杆，2上盖，3底座，4上轧辊，5下轧辊，6辊子，7辊轴，8侧板，9上轴座，10压下螺栓，11下轴座，12平衡弹簧，13垫铁，14卡座，141燕尾形卡块，142连接板，143通孔，15轧件夹具，151矩形中孔，16上轴承座，1 7下轴承座，1 8窗口，19轴向定位板，20窗口，21定位板，22主动轮，23被动轮，24驱动手柄，25传动杆，26轴座。

具体实施方式

实施例一：如图1、图2所示。该热力机械模拟实验机用微型实验轧机包括由拉杆、底座、上盖、组成的机架和上轧辊、下轧辊组成。如图3、图4、图5所示，机架主要有四根拉杆1。各拉杆的两端均设为螺柱，其螺纹为锯齿型，拉杆1中间部分的横截面为矩形截面，以便承受轧制时的强大拉载力。机架的底座3安装在拉杆的底端并通过螺柱与螺母配合实现固定。底座将四根拉杆连接在一起。两个侧板8分别焊接在两侧的拉杆上。上轧辊4、下轧辊5均包括辊子6及与之通过轴承安装在一起的辊轴7，辊轴7两端通过轴座连接机架。更换轧辊时，只需更换辊子即可，节省轧辊材料的用量，降低实验成本。上轴座9、下轴座11嵌于两侧的拉杆之间，且与拉杆间滑动配合。两侧的侧板8对轧辊起到轴向定位作用。上轧辊上方设有上盖2，上盖安装在拉杆上部并通过拉杆上的螺柱与螺母配合实现固定。压下螺栓10一端穿过上盖2且与上盖螺纹配合，压下螺栓的底端压紧上轴座9。压下螺栓设置了两个，分别与轧辊两端对应。上轴座与下轴座之间设有平衡弹簧12，下轴承座11与底座3之间设有垫铁13。压下螺栓与平衡弹簧、垫铁配合实现上、下轧辊之间辊缝的调整。调整垫铁的厚度可使下轴承座上下移动，调整压下弹簧可使上轴承座上下移动。位于背面的拉杆上焊接有卡座14。图6、图7、图8所示，卡座包括燕尾形卡块141及与之塞焊为一体的连接板142。连接板142与拉杆1之间也是塞焊。塞焊用的通孔143设置在连接板142上。因为轧件进入两轧辊之间轧制过程中，卡座14主要承受压力，卡座的燕尾形卡块141主要起到连接定位作用，只在拉出轧件过程中稍有拉力，所以燕尾形卡块与连接板塞焊为一体即可满足使用要求。

如图9、10所示，与Gleeble热模拟机另一卡头连接的轧件夹具15为一梯形块，由对称设置的两个夹块组成，两夹块上设有相对配合的轧件卡槽。两夹块对接后，两轧件卡槽正好形成矩形中孔151，用于卡住实验轧件。外侧梯形用于连接Gleeble热模拟机的卡头。

实验时，将需要进行轧制实验材料的辊子安装在两个辊轴上，将两轧辊从机架顶部安装在机架内，然后盖上上盖，并将拉杆顶部的螺母拧紧。旋转压下螺栓，使其压紧上轧辊的轴承座。然后将卡座14装夹于Gleeble热模拟机的卡头中，夹紧。将实验用轧件装夹于轧件夹具15的中孔内，夹紧。轧件为条形金属板，可以是铝、铜、钢等金属材料。调整并设定Gleeble热模拟机卡头的行程，即轧件的行程。

安装及调整完毕后，便可将轧件推入辊缝，开始轧制实验。用于即时显示、记录不同工况、各种材料间轧制力的变化情况的压力传感器可以设置在上轴座9顶面与上盖2之间，也可以设置在下轴座11底面与底座3之间。

机架上可以设置测温传感器装置，用于观察、记录不同轧制工况、各种轧辊材质压下过程中的温度变化。也可用单独的红外测温装置测辊子表面的温度。所述的压力传感器、温度传感器连接Gleeble热模拟机的显示系统，从而直观得到实验数据。

实施例二：如图11、图12所示，与实施例一不同之处在于，该热力机械模拟实验机用微型实验轧机的机架中没有拉杆，该机架为两侧面板及前面板、底座一体式结构。卡座的连接板通过沉头螺栓连接在机架的背面上。如图13所示，该实施例中，轧辊的辊子6、辊轴7之间为轴向键连接，采用小间隙滑动配合。两辊轴分别通过上轴承座16、下轴承座17安装在机架两侧面板上的窗口18内且可沿窗口上下移动。且机架两侧面上通过螺栓连接有轴向定位板19。

其他结构同实施例一。

由于该热力机械模拟实验机用微型实验轧机的辊轴的两端通过轴承座安装在机架上，所以增加了整机的高度，不便与Gleeble热模拟机配套安装使用。

实施例三：如图14、图15所示，该实施例与实施例一不同之处在于，机架为一体式机架，机架两侧设有安装轧辊的窗口20。窗口外螺栓固定有轴向定位板21。调节辊缝的装置包括主动轮22及与主动轮啮合且位于其两侧的两个被动轮23，主动轮上连接有驱动手柄24，两被动轮套分别套装在一传动杆25上且与之螺纹配合，两传动杆分别连接上轧辊两端的轴座26。调整辊缝时通过驱动手柄带动主动轮转动，两被动轮则反向转动，与被动轮配合的传动杆因为螺纹的作用则上下移动，从而带动上轧辊的轴座上下移动，实现辊缝的调整。

上述三个实施例中，由于实施例一拆装方便且便于与Gleeble热模拟机配套使用，所以优选实施例一。

本发明的辊缝调整装置并不局限于上述几种方式。作为其他实施方式：轧机的辊缝也可以是固定不可调的，但该种定辊缝设置不能测出轧制时不同压下量轧辊表面磨损等情况。所以实验效果不理想。

其中轧辊也可以采用一体式结构，但是这样轧辊用材多，不利于降低实验成本。

另外，该种轧机可以不与Gleeble热模拟机配套，而单独使用。只要在轧机底座上设置与轧件夹具连接的驱动系统，压力传感器、温度传感器连接一现有的万用数显表即可。

Claims (11)

1.一种热力机械模拟实验机用微型实验轧机，其特征在于：包括机架及设置在机架内的上轧辊、下轧辊；机架上设有轧件入口；上轧辊、下轧辊的两端连接在机架上；机架上设有轧辊轴向定位装置，轧辊与机架之间设有测试轧制力的压力传感器；与轧件入口对应设有轧件夹具，轧件夹具连接有驱动系统。

2.根据权利要求1所述的一种热力机械模拟实验机用微型实验轧机，其特征在于：所述的上轧辊、下轧辊均由活动安装在一起的辊子、辊轴组成，辊轴两端通过轴座连接机架。

3.根据权利要求2所述的一种热力机械模拟实验机用微型实验轧机，其特征在于：所述的辊子与辊轴之间通过轴向键连接，辊轴两端的轴座为轴承座。

4.根据权利要求2所述的一种热力机械模拟实验机用微型实验轧机，其特征在于：所述的辊子与辊轴之间通过轴承连接。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种热力机械模拟实验机用微型实验轧机，其特征在于：所述的轴座嵌于机架上且与机架间滑动配合，机架上设有调整辊缝宽度的调节装置。

6.根据权利要求5所述的一种热力机械模拟实验机用微型实验轧机，其特征在于：所述的调节装置包括压下螺栓，该压下螺栓一端穿过机架顶部且两者螺纹配合，压下螺栓的底端与上轧辊的轴座配合组成上轧辊径向定位装置。

7.根据权利要求6所述的一种热力机械模拟实验机用微型实验轧机，其特征在于：所述的压下螺栓上通过螺纹配合安装有被动轮，被动轮与带有驱动手柄的主动轮啮合，压下螺栓的底端连接在上轧辊的轴座上。

8.根据权利要求6所述的一种热力机械模拟实验机用微型实验轧机，其特征在于：所述的压下螺栓底端压紧上轧辊的轴座，上轧辊的轴座与下轧辊的轴座之间设有平衡弹簧。

9.根据权利要求8所述的一种热力机械模拟实验机用微型实验轧机，其特征在于：所述的下轧辊的轴座底面与机架底部之间设有调整辊缝宽度的垫铁。

10.根据权利要求8或9所述的一种热力机械模拟实验机用微型实验轧机，其特征在于：与轧件入口背对的机架侧面上设有与热模拟机卡头配合连接的卡座，所述的轧件夹具与热模拟机另一卡头配合连接。

11.根据权利要求10所述的一种热力机械模拟实验机用微型实验轧机，其特征在于：所述的机架包括多个拉杆，拉杆的两端均设为螺柱；机架的上盖、底座分别安装在拉杆的两端并通过所述的螺柱与螺母配合固定；所述的螺柱的螺纹为锯齿型，拉杆中部横截面为矩形面，两个轧辊的轴座嵌于拉杆之间。

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